机械压力机自动化生产线的优化与改进研究

赵磊

江苏双赢锻压机床有限公司  江苏扬州 225000

摘要

压力机自动化生产线在我国制造业中扮演着重要角色，然而目前存在许多问题。本文通过研究压力机自动化生产线的构成和工作原理，详细分析了其中存在的问题，为生产线优化改进提供理论依据。遵循自动化生产线的优化改进原则，考察了自动化设备的性能指标和改进方法，对管理制度和生产操作规程进行了优化。然后提出了包含设备性能、工艺流程和控制系统在内的技术优化方案，以期改善生产线的性能和效能。对优化改进后的效果进行了评估和分析，最终提出了后续的持续改进的方向和建议。本次的研究成果为压力机自动化生产线使用者提供了理论和实践指导，对现有自动化生产线的改进和优化提供了新的思路和视角。

关键词：压力机自动化生产线; 工作原理; 优化改进; 设备性能; 持续改进

引言

在当今时代，压力机自动化生产线的运用作为制造业中的一个关键环节，对于提高生产效率、降低生产成本有着重要影响。然而，随着制造业发展的深入，一些天然的、技术的和管理的问题逐渐浮现。如何通过剖析这些存在的问题，找到优化改进的方案，已经成为迫在眉睫的问题。

1、压力机自动化生产线的概述

1.1 压力机自动生产线的构成

压力机是一种常见的机械设备，用于加工金属材料。自动化生产线在压力机加工领域中得到了广泛应用。压力机自动化生产线是指将多台压力机通过输送设备和控制系统有机地组合在一起，实现自动化的生产过程。

在压力机自动化生产线中，压力机是核心设备，负责对金属材料进行加工。压力机工作原理基本上是利用驱动机构将能量转化为动能，通过压力将金属材料变形或成形。

压力机自动化生产线通常包括以下主要组件：进料设备、定位设备、压力机、退出设备和控制系统。进料设备用于将原材料送至压力机工作台上，定位设备用于精确定位原材料。压力机根据预设的工艺参数对原材料进行加工，完成对金属材料的成形或变形。退出设备将成品或废品从工作台上移除。控制系统用于控制压力机的各种动作，包括进料、定位、加工和退出等操作。

1.2 压力机自动化生产线的工作原理

压力机自动化生产线的工作原理是通过合理组织和协调各个组件的工作，实现材料的连续加工和生产目标的实现。在整个生产过程中，各个组件之间需要进行有效的协作和信息交互，以确保生产的顺利进行。

需要注意的是，压力机自动化生产线的工作原理还需要考虑到安全性、稳定性和效率性等因素。安全性是指确保操作人员和设备的安全，在整个生产过程中避免事故和意外发生。稳定性是指生产线能够稳定地运行，保证生产质量的一致性。效率性是指生产线能够高效地完成生产任务，提高生产效率和产品质量。

压力机自动化生产线的工作原理需要综合考虑设备的运转特点、工艺流程和控制系统，并根据生产要求进行合理的调整和优化。只有充分理解工作原理，才能有效改进压力机自动化生产线，提高生产效率和产品质量。

1.3 当前压力机自动化生产线存在的问题

在实际应用中，压力机自动化生产线还存在一些问题和挑战，主要包括以下几个方面：

(1) 设备性能不稳定：由于设备的使用寿命和技术水平的差异，导致在生产过程中出现设备性能不稳定的情况，影响生产效率和产品质量。

(2) 生产工艺不规范：由于缺乏完善的生产操作规程和管理制度，导致生产过程中存在操作错误、不良质量品率高等问题，影响生产效率和产品质量。

(3) 控制系统精度不高：由于控制系统的精度和稳定性问题，导致压力机自动化生产线在实际应用中无法满足高精度、高速度的生产需求，影响生产效率和产品质量。

(4) 人机协作问题：由于自动化设备和人员之间缺乏有效的协作机制，导致在生产过程中出现配合不灵活、保养维护不及时等问题，影响生产效率和设备稳定性。

2、压力机自动化生产线优化及改进的理论依据

2.1 自动化生产线的优化改进原则

自动化生产线是指将传统的人工操作转变为自动化设备完成的生产线。优化改进自动化生产线是提高生产效率、降低生产成本的关键所在。在对压力机自动化生产线进行优化和改进时，需要遵循以下原则：

要确保生产线的稳定性和可靠性。稳定性是指生产线能够长时间稳定运行而不出现故障或停机现象，可靠性则是指生产线能够按照预定的生产计划完成生产任务。为了达到这个目标，必须对自动化设备和控制系统进行定期维护和检修，确保设备和系统的正常运行。

要提高生产线的生产效率。生产效率是指在相同的时间内，生产线所能完成的产品数量。为了提高生产效率，可以采取多种措施，如增加自动化设备的运行速度、优化工艺流程、减少产品转移时间等。另外，还可以通过对自动化设备进行智能化改造，提高设备的自动化程度和生产线的生产能力。

还需要考虑生产线的灵活性和可调节性。灵活性是指生产线能够适应不同产品的生产需求，可调节性则是指生产线能够根据不同的生产要求进行调整和改变。为了提高生产线的灵活性和可调节性，可以采用模块化设计和技术组合的方式，使生产线能够根据需要进行快速转换和调整。

还要考虑生产线的经济性和环保性。经济性是指在保证产品质量的前提下，最大程度地降低生产成本和能源消耗。环保性是指生产过程中尽量减少对环境的污染和资源的浪费。为了达到这个目标，可以采用节能设备、循环利用技术和清洁生产技术等手段，使生产线在保证经济效益前提下对环境友好。

2.2 自动化设备的性能指标和改进方法

(1) 提高自动化设备的生产能力。生产能力是指在单位时间内，设备能够完成的工作量。为了提高生产能力，可以增加设备的运行速度或增加设备的数量。另外，还可以通过提高设备的自动化程度，减少人工干预和非生产时间，从而提高设备的利用率和生产效率。

(2) 提高自动化设备的生产精度。生产精度是指设备在生产过程中所能达到的产品精度要求。为了提高生产精度，可以对设备进行调整和校准，确保设备的运行精度和稳定性。还可以采用自动化控制技术和传感器技术，增加对设备运行状态的监测和控制，确保产品的质量和稳定性。

(3) 提高自动化设备的可靠性。可靠性是指设备在规定时间内能够正常运行而不出现故障或停机的能力。为了提高设备的可靠性，可以采取多种措施，如加强设备的维护保养、提高设备的抗干扰能力、提高设备的故障自诊断和排除能力等。另外，还可以采用备件管理和故障预测技术，及时更换老化部件和预防故障的发生。

2.3 自动化设备的管理制度和生产操作规程的优化

管理制度和生产操作规程是保障生产线正常运行和产品质量的重要保证措施。为了优化和改进压力机自动化生产线的管理制度和生产操作规程，可以采取以下措施。

建立完善的管理制度。管理制度是指对生产线的各项管理工作进行规范和指导的文件和规定。为了建立完善的管理制度，可以制定和完善生产线的各项管理流程和规定，明确各项管理职责和权限，加强对生产线各个环节的监督和检查，确保生产线的正常运行和顺利生产。

制定科学合理的生产操作规程。生产操作规程是指对生产线各个操作环节进行规范和指导的文件和规定。为了制定科学合理的生产操作规程，可以根据生产线的实际情况和工艺要求，确定操作的次序和方法，防止操作错误和事故发生。另外，还可以通过培训和教育，提高操作人员对生产操作规程的理解和执行能力，减少操作失误和事故的发生。

还可以采用现代信息技术和管理软件，对生产线进行数据采集和分析，及时掌握生产线的运行状态和生产数据，发现问题并及时进行处理和改进。另外，还可以采用追踪技术和追溯系统，对生产线的每个环节进行全程监控和记录，确保产品质量和生产过程的可追溯性。

3、压力机自动化生产线的技术优化方案

3.1 设备性能的优化改进方案

在压力机自动化生产线中，设备的性能直接影响到生产线的效率和产品质量。针对设备性能方面的问题，需要采取一系列的优化改进方案。

针对压力机的稳定性问题，可以考虑加强设备的维护和保养工作，定期检查和更换关键部件，确保设备始终处于良好的工作状态。可以通过提升设备的自动化水平，引入先进的传感器和控制系统，实现对设备运行状态的实时监控和自动调节，进一步提高设备的稳定性和可靠性。

在提高设备精度和工作效率方面，可以考虑采用先进的工艺和加工技术。例如，利用数控技术代替传统的手工调整，可大大提高加工精度和生产效率。可以通过引入自动化装载和卸载系统，减少人工干预环节，降低人为误差，提高生产效率。

另外，针对设备的能源消耗问题，可以考虑采用节能技术进行改进。例如，通过优化设备的动力传输系统，减少能量损耗，采用高效的驱动装置和减速机，提高能源利用率。可以利用智能控制技术，在设备的运行过程中进行能源的动态调整，根据实际生产需求进行合理的能源分配，减少能源浪费。

3.2 工艺流程的优化改进方案

可以对工艺流程进行全面的分析和评估，找出其中存在的瓶颈和低效环节。结合实际生产情况，进行工艺调整和优化。例如，可以合理安排工件的加工顺序，减少加工过程中的冲突与等待时间，提高生产线的运行效率。

图 1压力机工艺流程图

可以考虑引入自动化控制系统，实现工艺参数的自动调整和优化。通过与设备的联动，及时监测和调整工艺参数，实现全过程的自动化控制和优化，降低操作人员的工作负担，提高生产效率和产品质量。

另外，应注意挖掘工艺流程中的潜在问题和隐患，及时进行预防和改进。例如，建立工艺参数的监控和预警机制，确保工艺参数在安全范围内运行，避免因工艺偏差导致的生产事故和产品质量问题。

3.3 控制系统的优化改进方案

控制系统是压力机自动化生产线中的核心部分，直接影响到设备的运行稳定性和生产线的整体效率。为了优化改进控制系统，可以采取以下方案。

可以考虑引入先进的控制算法和控制策略，提高控制系统的响应速度和稳定性。例如，采用模糊控制、PID控制或者神经网络控制等先进的控制算法，实现对设备运行过程的精确控制。

可以优化控制系统的数据采集和传输过程，确保数据的准确性和实时性。采用高精度的传感器和数据采集设备，以及可靠的数据传输通道，实时获取设备运行状态和工艺参数数据，为后续的控制决策提供准确的数据支持。

另外，可以考虑引入人机界面技术，提升控制系统的可视化和操作性。通过设计直观友好的界面，让操作人员能够清晰地了解设备运行状态和工艺参数，方便地进行操作和调整。

4、优化改进后压力机自动化生产线的效果评估

4.1 优化改进效果的评估方法

在对压力机自动化生产线进行优化与改进后，需要进行效果评估以验证改进措施的有效性和实际应用效果。评估的主要目标是检测改进后的生产线性能是否得到提升，包括生产效率、产品质量、设备可靠性、人力投入等方面。

可以通过对比改进前后的数据指标进行对比分析。比如，可以比较在相间段内生产的产品数量、合格品率、设备故障率等指标的变化情况，以评估改进后的生产线是否在这些方面有所提升。

另外，也可以采用问卷调查等方式，收集工作人员的意见和反馈。可以针对不同岗位的工作人员，询问他们对改进后生产线的看法，是否存在改善，以及对改进措施的满意度等方面进行评估。这种方法可以直接了解到员工对改进效果的实际感受，对评估结果也具有一定的参考价值。

4.2 改进后的效果分析比较

通过对优化改进后的压力机自动化生产线进行效果评估，可以得出如下的分析比较结果。

在生产效率方面，某汽车工厂引入二机床6900t全自动化压力机生产线，整条全自动化生产线于2022年6月投入使用，但整线更换时间平均为327s，通过对整个自动化换模过程的分解以及对影响换模过程的相关模具的换模高度进行优化，经过反复优化及测试，最终整线自动化更换模具时间达到平均271s，整线更换模具时间减少了56s，平均每天4次更换模具，减少换模停台224s，提高了整线生产效率。对NCS四门窗框和NF四门窗框进行了测试：优化前ADC时间为349s，优化后ADC时间为237s，节省时间112s。

在产品质量方面，改进后的生产线可以显著提高产品质量稳定性。通过优化设备性能、改进工艺流程和控制系统等方面，可以减少产品的次品率和质量问题的发生概率。改进后的生产线能够更精确地控制加工参数，提高产品的一致性和稳定性，从而保证产品质量的稳定性。模具的换模高度与生产高度趋于一致，达到最优。不同序模具的换模高度也趋于一致，减少了滑块调整时间，如表1所示。

表 1 330线换模时间优化

模具	Op20换模高度/生产高度		Op30换模高度/生产高度		Op40换模高度/生产高度
NCS四门窗框	优化前	1485/1475	优化前	1420/1378.7	优化前	1380/1376.7
	优化后	1480/1475	优化后	1400/1378.7	优化后	1380/1376.7
NCS门槛内板	优化前	1385/1376	优化前	1190/1178	优化前	1420/1378
	优化后	1380/1376	优化后	1190/1178	优化后	1400/1378
NCS轮罩内板	优化前	1400/1377	优化前	1390/1378.9	优化前	1390/379.1
	优化后	1385/1377	优化后	1390/1378.9	优化后	1390/379.1

在设备可靠性方面，改进后的生产线能够降低故障率和停机时间。通过对设备的维护和改进，以及对操作规程的优化，可以减少设备故障并提高设备的可靠性。改进后的生产线可以保持较长时间的连续稳定运行，降低了故障对生产线的影响，提高了生产线的可靠性和稳定性。在程序优化及换模高度优化结束之后，对两套换模高度非常接近的NCS四门窗框和NF四门窗框进行了ADC自动化换模测试，测试结果如表2所示。

表 2NCS/NF四门窗框装模高度差值对比

模具信息		模具装模高度及生产高度差值（mm）
		P1	P2	P3
168号模具NF窗框	装模高度	1475	1390	1390
	生产高度	1474	1375	1377
	差值	1	15	13

4.3 后续持续改进的方向和建议

需要持续关注压力机自动化生产线的运行情况，并及时对异常情况进行分析和处理。通过对生产数据的监测和分析，可以及时发现存在的问题，并采取相应的纠正措施，保持生产线的稳定运行。

可以继续优化设备和工艺流程，进一步提高生产效率和产品质量。在改进后的基础上，不断寻找和引入新的技术手段和工艺方法，以提高生产线的整体效益。

在设备管理制度和生产操作规程的优化方面，可以进一步完善和调整。通过持续的培训和学习，提高工作人员的操作技能和管理水平，确保生产线能够稳定高效地运行。

结束语

总体来看，这次研究通过对压力机自动化生产线的深入分析，明确了存在的问题及其原因，提出了广泛的优化与改进措施，包括设备性能优化、工艺流程调整以及控制系统改良，并对其改进效果进行了具体的评估与分析，提供了有价值的理论和实践指导。然而需要指出的是，这个优化改进方案并非一劳永逸的解决方案，其效果还需要在长期的实践中进一步验证和修正。同时，由于压力机自动化生产线的结构和功能非常复杂，本次研究难免有所遗漏和不足。未来的研究可以在以下几个方面进行拓展，首先，可以探究更多的生产线优化改进策略和方法，以期提高压力机自动化生产线的运行效率和稳定性。其次，可以通过大数据和人工智能等先进技术，进一步提升生产线的智能化和自动化程度。最后，可以尝试构建模型，以更准确地预测和评估改进方案的效果。希望这次研究能够为压力机自动化生产线的优化改进工作，以及相关的理论研究提供启示和参考，推动制造业自动化技术的进步，为我国制造业的发展贡献力量。

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